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Mesure du continuum d’absorption de la vapeur d’eau dans l’infrarouge pour des applications planétologiques et atmosphériques

publié le

L’équipe LAME (Lasers, Molécules, Environnement) du LIPhy est reconnue internationalement dans le développement de techniques laser d’absorption ultra-sensibles. Des absorptions extrêmement faibles peuvent ainsi être mesurées en laboratoire permettant de répondre à des problématiques atmosphériques (détection de traces, caractérisation du spectre des gaz à effet de serre) ou planétologiques (système solaire, exoplanètes). Nous sommes parvenus à mesurer des coefficients d’absorption de l’ordre de 5×10-13 cm-1 par la technique CRDS [1] (Cavity Ring down Spectroscopy), ce qui constitue un record [2] : une telle absorption est si faible qu’une épaisseur de gaz absorbant équivalente à un trajet Terre-Lune (400 000 km) n’induirait une atténuation de l’intensité lumineuse que de 2 %...

Projet : Le projet proposé vise à poursuivre l’effort débuté il y a quelques années pour la caractérisation des continua de la vapeur d’eau par CRDS [3,4]. Cette technique a l’avantage, en plus de sa très grande sensibilité, de permettre l’enregistrement de spectres avec une grande stabilité de la ligne de base. Ceci est primordial pour la mesure des continua qui correspondent à des absorptions variant lentement avec la fréquence. Nos mesures avec la vapeur d’eau pure (self-continuum) sont à la base de la dernière version du modèle semi-empirique MT_CKD [5] qui est très utilisé dans les codes de transfert radiatif. Le stagiaire prendra une part active dans la mesure du continuum pour un mélange de vapeur d’eau dans l’air (foreign-continuum) dans différentes fenêtres atmosphériques ainsi que dans la détermination de sa dépendance en température. Celle-ci se fera à l’aide d’une cellule CRDS thermalisée qui est en cours de développement et qui demandera à être testée et caractérisée.

Encadrants :
D. Mondelain (Didier.Mondelain@univ-grenoble-alpes.fr)
S. Kassi (Samir.Kassi@univ-grenoble-alpes.fr )
A. Campargue (Alain.Campargue@univ-grenoble-alpes.fr)

Références.

[1] Morville, J., Romanini D., and Kerstel, E. : Springer Series in Optical Sciences (Springer, 2014), 179, Chap. 5, 163.
[2] Kassi, S., and Campargue, A. : Cavity ring down spectroscopy with 5×10-13 cm-1 sensitivity. J. Chem. Phys., 137, 234201, doi:10.1063/1.4769974, 2012
[3] Campargue, A., Kassi, S., Mondelain, D., Vasilchenko, S., Romanini, D., Accurate laboratory determination of the near infrared water vapor self-continuum : A test of the MT_CKD model, J. Geophys. Res. Atmos., 121,13,180 – 13,203, doi:10.1002/2016JD025531, 2016
[4] Shine, K. P., Campargue, A., Mondelain, D., McPheat, R. A., Ptashnik, I. V., and Weidmann D. : The water vapour continuum in near-infrared windows – current understanding and prospects for its inclusion in spectroscopic databases, J. Mol. Spectrosc., 327, 193–208, doi:10.1016/j.jms.2016.04.011, 2016
[5] Mlawer, E. J., Payne V. H., Moncet, J., Delamere, J. S., Alvarado, M. J. and Tobin, D.C. : Development and recent evaluation of the MT_CKD model of continuum absorption, Phil. Trans. R. Soc. A, 370, 2520–2556, doi:10.1098/rsta.2011.0295, 2012

Voir en ligne : Equie LAME